《煤礦防治水規(guī)定》指出，防治水要堅(jiān)持預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采原則和防、堵、疏、排、截綜合治理措施。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探的前提是注重科技、發(fā)揮儀器的作用。煤礦防治水的前期工作是查明水害類型、探明水害影響區(qū)域和程度，有的放矢進(jìn)行水害治理，消除水害隱患，確保安全生產(chǎn)。水害探查是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，通常是根據(jù)水文鉆孔資料進(jìn)行礦區(qū)水文地質(zhì)條件分析，地表水文地質(zhì)踏勘，井下勘查和超前鉆探探放水，這些工作對(duì)技術(shù)人員要求都較高。鉆探探水本身就具有一定的危險(xiǎn)性，探測(cè)距離較短，鉆孔終孔位置可能偏離靶心，多孔探測(cè)可以有效解決這個(gè)問題但施工時(shí)間長(zhǎng)，容易造成接續(xù)困難。
解決上述問題的有效辦法是利用井下物探技術(shù)，與鉆探探放水的技術(shù)組合，物探先行、鉆探驗(yàn)證，在取得多次驗(yàn)證資料后，依據(jù)實(shí)際情況逐步減少鉆探工作量，在保證礦井安全的基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)效率。
一、煤礦井下水害探測(cè)方法技術(shù)
我國(guó)幅員遼闊，煤田地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，多數(shù)主采礦區(qū)淺部資源開采殆盡，許多礦井向深部延展，很多礦井不同程度受到深部承壓水的威脅。由于早期深部水文地質(zhì)條件探查程度不足，地面補(bǔ)充水文地質(zhì)勘探面臨埋深大，上部采空區(qū)影響等因素使勘探精度下降，因此在地面補(bǔ)充勘探的同時(shí)開展井下探測(cè)就是很好的補(bǔ)救措施。前些年部分地區(qū)無(wú)序開采造成關(guān)停、廢棄小礦巷道、采空區(qū)積水，以及古窯積水使得礦井周邊情況極其復(fù)雜，因此深部承壓水和老空區(qū)積水是目前我國(guó)煤礦防治水工作的重點(diǎn)。
煤礦水體由于常年埋藏于地下，普遍礦化程度較高，導(dǎo)電性能良好，相對(duì)圍巖和煤層而言是良好導(dǎo)電體，因此通過(guò)細(xì)分區(qū)域的電阻率測(cè)量可以探測(cè)出含水區(qū)域，經(jīng)過(guò)多年的研究實(shí)踐，目前電阻率法是探測(cè)含水體的最有效手段。
目前常用的探測(cè)方法有直流電阻率法，包括直流電法儀和高密度電法儀都屬于直流電法范疇，高密度電法是一種引入地面施工方法的直流探測(cè)技術(shù)，直流電法的典型應(yīng)用是沿巷道進(jìn)行底板探測(cè)，探測(cè)深度可達(dá)100米，底板探測(cè)可以采用對(duì)稱四極或者三極探測(cè)裝置，直流電法的另一種變通用法是直流超前探測(cè)技術(shù)，最大探測(cè)深度達(dá)到甚至超過(guò)100米，對(duì)于探測(cè)巷道掘進(jìn)前方含水構(gòu)造是一種有效的方法，應(yīng)用這種方法可以有效探測(cè)掘進(jìn)前方大于兩米的充水廢棄巷道，采空區(qū)、充水?dāng)鄬悠扑閹А⒊渌萋渲鹊刭|(zhì)異常。
音頻電穿透法能透視工作面內(nèi)部和頂?shù)装澹懿槊饕欢ㄉ疃确秶鷥?nèi)的含水構(gòu)造和導(dǎo)水通道，該應(yīng)用也屬于直流電法范疇，只是音頻電穿透法擴(kuò)大了直流電法的應(yīng)用范圍，它是利用采煤工作面形成以后的上下順槽來(lái)開展探測(cè)工作。
與直流相對(duì)應(yīng)的是交流探測(cè)方法，像頻率測(cè)深（大地電阻率法），它的探測(cè)原理是相同極距下不同頻率（波長(zhǎng)）電磁波的趨膚深度不同，頻率測(cè)深就是通過(guò)改變發(fā)射頻率來(lái)獲取不同深度的地質(zhì)信息。
瞬變電磁法也屬于交流電法，是一種發(fā)展中的井下勘探方法，和其它方法相比具有施工便捷，裝置靈活、設(shè)備輕便的優(yōu)勢(shì)。但由于采用寬頻接收信號(hào)，抗干擾能力較差，通常需要大電流激發(fā)，以獲取滿足信噪比要求的信號(hào)。瞬變電磁技術(shù)近幾年開始進(jìn)入煤礦探測(cè)含水構(gòu)造，并逐漸被人們認(rèn)識(shí)和接受，是一種有發(fā)展前途的探測(cè)技術(shù)。
與電磁法勘探相對(duì)應(yīng)的是各種體波和面波探測(cè)方法，主要有井下地震探測(cè)、瑞利波探測(cè)、TSP探測(cè)技術(shù)等等，這些方法技術(shù)探測(cè)斷層等巖性變化的地質(zhì)異常效果較好，利用這些技術(shù)探測(cè)含水構(gòu)造的研究也一直在進(jìn)行著，但是目前還沒有找到好的應(yīng)用效果，因此探測(cè)含水構(gòu)造還是應(yīng)該首選電法類儀器。
可以用于煤礦井下進(jìn)行測(cè)深和掘進(jìn)巷道超前探測(cè)的電法儀器主要是直流電法儀和瞬變電磁儀，直流電法儀探測(cè)穩(wěn)定，易學(xué)易用，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，地質(zhì)效果較好。瞬變電磁法儀器施工靈活，可以全方位探測(cè)，但是儀器成本較高，熟練掌握難度較大，超前探測(cè)效果還有待提高。
二、幾種實(shí)用探測(cè)方法和設(shè)備
1、YDZ（A）直流電法儀
井下電法技術(shù)在井下全空間條件下建場(chǎng)，采用全空間數(shù)據(jù)處理和解釋方法，可探測(cè)巷道周圍的斷層破碎帶、隱伏含水構(gòu)造、潛在突水點(diǎn)、確定隔水層厚度、探測(cè)掘進(jìn)巷道前方的隱伏含水構(gòu)造以及解決井下與采煤直接相關(guān)的其它地質(zhì)問題。
YDZ(A)直流電法儀自動(dòng)記錄原始數(shù)據(jù)，傳送到微機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，利用微機(jī)輔助成圖軟件得到成果圖件。目前在邢臺(tái)、焦作、淄博、肥城、晉城、鄭州、淮北、義馬、神火等礦區(qū)得到推廣應(yīng)用，近幾年不少地方煤礦和個(gè)體煤礦為探測(cè)底板承壓水和小窯采空區(qū)積水采用了該項(xiàng)技術(shù)，取得了良好的探測(cè)效果。
2、YD32（A）高分辨電法儀
YD32 (A)高分辨電法儀是井下電法勘探儀器，也可用于地面進(jìn)行電法勘探工作。
YD32(A)高分辨電法儀以煤層或巖體為介質(zhì)，根據(jù)巖石電阻率成像探測(cè)識(shí)別技術(shù)對(duì)礦井含水構(gòu)造進(jìn)行三極高分辨電法探測(cè)。它利用現(xiàn)有的巷道工作，可探查掘進(jìn)工作面前方100米內(nèi)的含水導(dǎo)水異常，包括老窯、斷層、破碎帶、陷落柱、裂隙、溶洞等含水構(gòu)造。
超前探測(cè)工作面施工時(shí)間約1小時(shí)，數(shù)據(jù)采集半小時(shí)，總的工作時(shí)間小于2小時(shí)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)影響小；現(xiàn)場(chǎng)即可顯示結(jié)果進(jìn)行判斷分析。計(jì)算機(jī)智能控制，自動(dòng)化程度高，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理和圖形處理功能，不用過(guò)多的人工干涉即可得到地質(zhì)勘探結(jié)果，便于推廣使用。
3、YT120(A)音頻電穿透儀
YT120(A)音頻電穿透儀是新型電法探測(cè)儀器，適用于：
1.探測(cè)采煤工作面內(nèi)及其掘進(jìn)前方、巷道周圍的含水、導(dǎo)水構(gòu)造等水文地質(zhì)情況。可對(duì)煤層頂?shù)装宓膶?dǎo)含水構(gòu)造進(jìn)行超前探測(cè)，確定含水體的空間位置，包括平面位置和深度范圍。在巷道-巷道之間進(jìn)行電穿透探測(cè)，取得工作面內(nèi)頂?shù)装宓乃牡刭|(zhì)數(shù)據(jù)，按電導(dǎo)率的差異成像，以此判斷工作面頂?shù)装澹?0-100米）范圍內(nèi)的含水地質(zhì)構(gòu)造。
2.用于水壩壩基、江河堤岸等方面的勘探。可對(duì)壩基的穩(wěn)定性、河堤或大壩內(nèi)隱伏的空洞、導(dǎo)水裂隙的分布范圍進(jìn)行探測(cè)。
3.用于鐵路、公路等交通領(lǐng)域的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)前的地質(zhì)勘探。對(duì)公路、鐵路的選址設(shè)計(jì)進(jìn)行線路勘察，對(duì)隧道的掘進(jìn)提供超前勘探資料。
4、YTR(D)瑞利波探測(cè)儀
瑞利波探測(cè)法是近年來(lái)興起的一種地質(zhì)勘探方法，其探測(cè)原理主要是利用瑞利波的兩個(gè)特性即：波在分層介質(zhì)中傳播時(shí)的頻散特性和波的傳播速度與介質(zhì)物理力學(xué)特性的密切相關(guān)性，而應(yīng)用于煤礦井下地質(zhì)小構(gòu)造探測(cè)。
YTR(D)瑞利波探測(cè)儀就是利用瞬態(tài)瑞利波技術(shù)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行勘探的一種新型物探儀器。它實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)120dB，并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保了各信號(hào)道的相位一致性，提高了探測(cè)精度和深度。
儀器可用在煤礦井下對(duì)掘進(jìn)頭前方或采面進(jìn)行超前探測(cè)，可探測(cè)地表以下或水平前方5～80米地質(zhì)構(gòu)造。對(duì)巖層厚度和煤及圍巖內(nèi)的斷層、空洞、老窯、巖溶等地質(zhì)小構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)和預(yù)報(bào)；該儀器也可應(yīng)用于地面工程勘探中，探測(cè)地表以下或水平面前方3～80米淺層構(gòu)造，如建筑地基、水壩堤防、高速公路和鐵路路基、隧道掘進(jìn)等領(lǐng)域。
5、KJ117礦井水文實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
系統(tǒng)主要包括：監(jiān)測(cè)中心站、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、井下水壓采集分站、遠(yuǎn)程通信適配器、高精度壓力變送器、井下防爆電源等。
通過(guò)基于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制總線CAN總線或者局域網(wǎng)，通信網(wǎng)絡(luò)與井下各分站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)獲取井下水壓、流量數(shù)據(jù)，地面分站經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)傳回測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)處理后在監(jiān)測(cè)信息中心站的主機(jī)屏幕上顯示各測(cè)點(diǎn)水壓、水位和流量值。
系統(tǒng)可以安裝西安研究院研制的煤礦水情預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)相應(yīng)的物理量數(shù)據(jù)，依據(jù)礦井水文地質(zhì)專業(yè)理論進(jìn)行相關(guān)分析進(jìn)行輔助決策，為用戶提供相應(yīng)的決策依據(jù)。
物探儀器產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾代技術(shù)人員幾十年的努力，到今天發(fā)展升級(jí)為兩大類十幾個(gè)品種，探測(cè)能力、探測(cè)效果和產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，《煤礦防治水規(guī)定》的實(shí)施，并明確指出物探儀器在煤礦防治水工作中的作用，要求生產(chǎn)礦井應(yīng)建立地面和井下的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，掘進(jìn)和采煤工作面要使用物探、鉆探、化探、監(jiān)測(cè)等手段查明水文地質(zhì)條件，探測(cè)隱伏的導(dǎo)、含水構(gòu)造。目前全國(guó)煤礦正在學(xué)習(xí)貫徹新的《煤礦防治水規(guī)定》，這將為物探儀器今后幾年快速發(fā)展提供一次極好的機(jī)遇。科技之水，主動(dòng)治水，儀器先行。
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